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鎳化合物

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镍化合物
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鎳化合物和其它元素形成的化合物。鎳在化合物中,最穩定的價態是+2價,此外,還存在+3、+4兩種高價態和+1、0、-1、-2四種低價態。鎳的配位化合物是多彩的,不同配體能使鎳(II)產生不同的顏色,如最常見的[Ni(H2O)6]2+是以水為配體的配離子,它顯綠色。

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從左至右分別為[Ni(NH
3
)
6
]2+
、[Ni(C2H4(NH2)2)₃]2+[NiCl
4
]2−
[Ni(H
2
O)
6
]2+
四種鎳(II)的配離子。

無機化合物

氧化物和氫氧化物

鎳可以形成NiO、Ni2O3等二元氧化物和多元氧化物,後者有時稱作鎳酸鹽英語Oxonickelates

鎳最常見的氫氧化物Ni(OH)2和NiO(OH)。它們存在於鎳鎘電池鎳氫電池中。Ni(OH)2可由硝酸鎳氫氧化鉀反應得到:[1]

Ni(NO3)2 + 2 KOH → Ni(OH)2↓ + 2 KNO3

硫屬化合物

鎳和可以形成多種二元化合物。如鎳的硫化物有NiS、NiS2、Ni3S4、Ni7S6等數種,其中NiS2具有黃鐵礦結構,Ni3S4具有尖晶石結構。鎳的三元硫屬化物也有很多報道,例如橙黃色的KNi2S2[2]、金色的K2Ni3Se4[3],以及金綠色帶有金屬光澤的Rb2Ni3S4[4]等。

鎳可以形成兩種釙化物:NiPo和NiPo2[5]

鎳最常見的硫屬含氧酸鹽是硫酸鎳(NiSO4),它可以形成黃色的無水物、藍綠色的六水合物和暗綠色的七水合物。[1]其中,無水物由水合物直接加熱脫水得到。四方晶系的六水合物可在30.7°C至53.8°C的水溶液中結晶得到,在此溫度之上得到正交晶系的六水合物,在此溫度之下得到七水合物。X射線衍射表明,六水合物中存在八面體的[Ni(H2O)6]2+,並由氫鍵SO2−
4
相連。[6]碳酸鎳硒酸溶液反應,從溶液中可以結晶出綠色的六水合硒酸鎳(NiSeO4·6H2O)。硒酸鎳和硫酸鎳都是易溶於水的鎳鹽。[1]

磷屬化合物

疊氮化鎳(Ni(N3)2)是鎳和氮形成的化合物,易爆。它由碳酸鎳和疊氮酸反應得到。它受熱分解為金屬粉和氮氣[7]它可以以二水合物(Ni(N3)2·2H2O)和鹼式鹽(Ni(OH)N3)的形式存在。[8]氨基鎳(Ni(NH2)2)是暗紅色固體,分子中含有被12個氨基圍繞的Ni6簇。[9]取代胺基鎳也是已知的。

四羰基鎳(Ni(CO)4)和一氧化氮作用,生成淺藍色的亞硝基配合物Ni(NO)(NO2),它是一種易自燃的活潑化合物。[10]

Ni(CO)4 + 4 NO → Ni(NO)(NO2) + N2O + 4 CO

硝酸鎳(Ni(NO3)2)是鎳的硝酸鹽,存在無水物水合物,水合物以墨綠色的六水合物最為常見。硝酸鎳易溶於水。硝酸鎳溶液和氨反應,生成硝酸六氨合鎳([Ni(NH3)6](NO3)2[11],和水合肼反應,生產硝酸三肼合鎳([Ni(N2H4)3](NO3)2[12]

鎳有多種磷化物,最常見的是Ni2P。由於磷化物的結構,它比硫化鎳具有更高的催化活性。Ni2P可用於催化加氫脫硫、加氫脫氮等反應。[13]

鎳和三氟化磷在100°C和350 atm下反應,可以得到四(三氟化磷)鎳,該化合物中鎳原子的氧化態為0。三苯基膦也能和鎳形成若干種配合物。鎳鹽和KPH2反應,可以製得氨基鎳的同類物Ni(PH2)2。該化合物可溶於KPH2的液氨溶液,生成配合物K2[Ni(PH2)4]。[10]

磷酸氫二鈉和鎳鹽溶液反應,生成綠色的八水合磷酸鎳(Ni3(PO4)2·8H2O),而磷酸銨和鎳鹽溶液反應,得到的是磷酸鎳銨(NH4NiPO4)。[10]

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鹵化物

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六水合氯化鎳

鎳(II)的四種鹵化物都是已知的,它們都存在無水物和水合物。氟化鎳(NiF2)是黃色固體,具有金紅石結構,可以形成三水合物NiF2·3H2O。[14]四水合物也是已知的。[15]

氯化鎳(NiCl2)是黃色晶體,具有CdCl2結構。它可以形成六水合物(NiCl2·6H2O),在29°C以上結晶,可以得到四水合物(NiCl2·4H2O),在64°C以上結晶,可以形成二水合物(NiCl2·2H2O)。[14]

溴化鎳(NiBr2)是黃色晶體,具有CdCl2結構。它可以形成六水合物(NiBr2·6H2O)。[14]在29°C以上結晶,得到三水合物(NiBr2·3H2O)和二水合物(NiBr2·2H2O)。[16]在2°C以下從溶液中結晶,得到九水合物(NiBr2·9H2O)。二溴化六氨合鎳(II)(Ni(NH3)6Br2)是藍色至紫色的晶體,難溶於低溫下的液氨中,但可溶於沸騰的液氨中。此外,一氨、二氨和二配合物也是已知的。[14]

碘化鎳(NiI2)是黑色晶體,具有CdCl2結構。它可以形成綠色的六水合物(NiI2·6H2O)、棕色的二氨合物(NiI2•2NH3)和藍紫色的六氨合物。[14]

高價鎳的鹵化物僅已知氟鎳化合物。

鎳(II)的鹵配合物,如四氯合鎳酸鹽英語tetrachloronickelate[NiCl
4
]2−
)、四溴合鎳酸鹽英語tetrabromonickelate[NiBr
4
]2−
)和四碘合鎳酸鹽英語tetraiodonickelate[NiI
4
]2−
)都是已知的。[17]

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其它

鎳在飽和二氧化碳的水中電解,可以得到碳酸鎳(NiCO3);它也可由氯化鎳和碳酸氫鈉反應得到。Ni2MO4(M=Si, Ge, Sn)的鹽是已知的,它們可由一氧化鎳和相應的二氧化物在高溫下反應得到[18][19]。偏錫酸鎳(NiSnO3)可由其二水合物在127 °C分解得到。[19]Ni[Pb(OH)6]由Na2[Pb(OH)6]和Ni(NO3)2在85%乙醇中反應得到。[19]

鎳的有機酸鹽

鎳可以和有機酸成鹽,在大部分的這類化合物中,有機酸的酸根作為配體與鎳配位。鎳的有機酸鹽數量很多,一些已知結構的化合物參見下表:

更多信息 化學式, 名稱 ...
鎳化合物可以用丁二酮肟試劑來檢驗,水溶液的鎳離子可以和丁二酮肟形成桃紅色的配合物,這一反應是特徵性的,不受其它常見離子干擾。[38]左:丁二酮肟試劑;中:Ni2+溶液;右:含Ni2+和其它多種金屬離子的混合溶液
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有機化合物

四羰基鎳(Ni(CO)4)是無色易揮發的劇毒液體,可用於金屬鎳的提純[39]。它可用於製備含Ni=C雙鍵的卡賓配合物;或與烯丙基鹵化物反應,得到π-烯丙基配合物。[40]二茂鎳(Ni(C5H5)2)是鎳的環戊二烯配合物,為綠色晶體,可由氯化六氨合鎳和環戊二烯基鈉反應得到:[41]

[Ni(NH3)6]Cl2 + 2 NaC5H5 → Ni(C5H5)2 + 2 NaCl + 6 NH3

二茂鎳可以參與醇(酚)解反應,如與五氟苯酚亞鉈反應,生成鎳的酚配合物Tl2[Ni(OArF)4]。[42]含取代基的二(鎳雜環戊二烯)鐵於2020年被合成出來。[43]

參考文獻

參見

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